014热电偶实验指导书

上海交通大学机械与动力工程学院本科教学实验中心热电偶校验实验PAGE20PAGE19实验四热电偶校验实验一、实验目的与要求1.观察工业用热电偶的结构，获得有关的感性认识。2.掌握热电偶校验（或分度）的方法。3.应用比较法求得被校验（或分度）热电偶的毫伏——温度的关系曲线。4.与同类型标准化的热电偶的热电性质比较，确定在一定的测量范围内，由于热电性质的非标准可能产生的误差。5.熟悉电位差计的使用。二、实验主要设备1.标准热电偶（二等标准铂铑10—铂热电偶或Ⅱ级镍铬—镍硅热电偶）；2.UJ36电子电位差计一台；3.管式检定炉，其长度约600mm，常用温度为1200°C，最高温区偏离检定炉管中心位置不应超过30mm；4.冰点瓶一只；5.自动温控仪一台。注：有关热电偶的允许误差，以温度值表示时应符合表1.1的规定。表1.1热电偶电势允许误差（t为测量端温度）热点偶名称等级测量端温度（°C）允许误差镍铬—镍硅ⅠⅡ≤400±1.6°C>400±0.4%t°C≤400±3°C>400±0.75%t°C镍铬—考铜—≤300±4°C>300±1%t°C铂铑10—铂ⅠⅡ0—1100°C±1°C1100—1600°C±[1+(t-1100)*0.005]t°C0—600°C±1.5°C600—1600°C±0.25%t°C三、实验说明1.分度和校验通过实验，并经过一定的数字处理，确定温度仪表的输出与温度间的关系，叫分度。重新校核分度值正确与否，叫校验。分度与校验又常统称为检定。热电偶检定的两种方法⑴定点法：是指将温度仪表直接在国际温标规定的各点（定仪固定点和次级参考点）分度的一种分度方法，定点间温度与仪表输出量的关系根据公式进行插补。定点法具有很高的精确度，但这种方法设备复杂，一般只使用于高级标准温度计的分度。⑵比较法：是将被校温度计与高一等级的标准温度计置于同一均匀的温度场内，通过比较而进行校验（或分度）的一种方法。为此，恒温装置必须要有足够大的温度均匀区作为工作区域，而分度的准确性取决于标准温度计的精确度、恒温装置工作区的温度均匀度及装置的温度稳定度。3.比较法所用的标准热电偶应是标准的铂铑—铂热电偶，但在本实验中为了节约贵金属热电偶材料和防止铂铑—铂热电偶被污染，我们用事先校准过的镍铬—镍硅热电偶作为标准热电偶，其热电性质是已知的。4.比较法校验（或分度）热电偶是以标准热电偶和被校热电偶测量同一稳定对象来进行的。本实验中用一管式检定炉作为被测对象，用高精度自动控制仪来控制炉温在各个恒定点上。5.热电偶的示值检定温度，按偶丝材料及电极直径粗细决定。（参见表1.2）。6.300°C以下各检定点，应增加100°C校验点。表1.2热电偶名称热电偶直径(mm)检定点温度(°C)镍铬—镍硅0.3400，600，7000.5,0.8,1.0400，600，8001.2,1.5,2.0,2.5400，600，800，10003.2400，600，800，1000，1200镍铬—考铜0.10—0.20300，400，5000.25—0.45300，400，5000.50—2.50300，400，500，6003.20300，400，500，600四、实验方法与步骤热电偶校验装置原理图：1.将热电偶两极分别套上高铝绝缘瓷珠，用细镍铬丝捆扎热电偶成束，然后将其装入检定炉内管轴中心位置，此时应保证热电偶测量端处于检定炉最高温区，亦即插入深度为300mm。在检定炉口沿热电偶束的周围，用绝缘材料堵好。2.热电偶参比端可使用零点仪使其温度稳定在0°C。本实验参比端0°C温度亦可采用冰点槽法。3.启动温控仪先打开自动控温仪的电源开关，设定好温度，再打开加热炉的电源开关，待炉温达到设定值稳定一段时间后，便可开始记录实验数据。4.检定顺序（读取数据）由低温向高温逐点升温检定。在读值过程中热电偶的温度可能还有稍许的变动，因此在一个点上的读数不能只进行一次。通常对某一温度值的读数不少于四次，先读标准热电偶，再读被校热电偶。这样交替进行，最后以读取标准热电偶的热电势结束，即共取九个读数，其次序为：标准、被校、标准、被校标准。每次读值应尽量按相等时间间隔进行。整个读值过程热电偶工作端（热端）的温度变化不得超过5°C，也就是对镍铬—镍硅热电偶来说大约不超过0.2mV。如果在九个读数中发现温度变化超过5°C，建议继续测试，直至5个连续的标准读数不超过5°C为止。按同样的方法在其它校验点，再重复测试。五、实验数据的处理1.实验结束后，必须及时对实验数据进行分析，舍去那些显然由于不正确的测试而得到的结果，然后对每一点的读数取平均值。2.根据标准热电偶热电势的算术平均值，由该标准热电偶的刻度曲线（或表格）来确定相对应的温度，然后作出被校验热电偶的热电性质曲线。（要求曲线描绘在不小于200mm×150mm大小的方格纸上，以保证不损失数据的准确度）。3.由被校热电偶热电性质曲线查出在200°C、300°C600°C时的电势值。并列成表格，与曲线附在一起。4.查出与被校验热电偶同类型的标准热电偶在200°C、300°C600°C时的热电势值。求出被校验热电偶的误差值。工程用的标准化镍铬—镍硅热电偶允许误差，温度不超过400°C不应超过±4°C，温度超过400°C时，温度误差值不应大于所测温度的±0.75%。实验报告要求实验报告应有如下内容：1.实验目的。2.实验要求。3.实验中所用仪器与装置的名称、型号、规格和编号等。4.实验装置接线图。5.实验方法与操作步骤的简要说明。6.原始数据与环境条件的记录。7.数据的整理及其分析，并得出结果（结论）。附一、热电偶规格型号长度直径编号标准热电偶被校热电偶环境条件：室温°C，大气压力相对湿度%附二、原始读数记录表序号标准热电偶被校热电偶13579平均（mV）温度（°C）2468平均(mV)12345实验中其它情况：校验人：，同组人：实验日期：附三、热电偶校验结果被校热电偶终值与标准热电势值表：123456被校验热电偶热电势(mV)标准热电偶温度(°C)热电偶分度各点与同类标准化热电偶热电性质之误差表：温度(°C)被校热电偶热电势(mV)同类标准化热电偶热电势(mV)热电势误差(mV)被校热电偶热电势对应的温度(°C)温度误差(°C)被校验热电偶的基本误差：结论：